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Capítulo 4: Redes Locales. Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia rogelio.montanana@uv.es http://www.uv.es/~montanan/. Sumario. Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx Protocolos MAC: Antecedentes

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Presentation Transcript
Cap tulo 4 redes locales

Capítulo 4:Redes Locales

Rogelio Montañana

Departamento de Informática

Universidad de Valencia

rogelio.montanana@uv.es

http://www.uv.es/~montanan/


Sumario
Sumario

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel



Cap tulo 4 redes locales

Arquitectura de los estándares IEEE 802

Subcapa

LLC

802.2: LLC (Logical Link Control)

802.10: Seguridad

802.1: Puentes Transparentes

Subcapa

MAC

(Media

Access

Control)

802.1: Perspectiva y Arquitectura

802.1: Gestión

802.4:

Token

Bus

802.5:

Token

Ring

802.6:

DQDB

802.9:

Iso-

Ethernet

802.11:

LANs

Inalám-

bricas

802.12:

Demand

Priority

802.14:

CATV

802.3:

CSMA/CD

(Ethernet)

Capa

Física



Algunos proyectos ieee 802
Algunos proyectos IEEE 802

  • 802.1D: puentes transparentes

  • 802.1Q: Redes locales virtuales (VLANs)

  • 802.3u: Fast Ethernet

  • 802.3x. Ethernet Full dúplex y control de flujo

  • 802.3z: Gigabit Ethernet

  • 802.3ab: Gigabit Ethernet en cable UTP-5

  • 802.3ad: Agregación de enlaces

  • 802.3ae: 10 Gigabit Ethernet


Est ndares lan de ansi
Estándares LAN de ANSI

  • Algunas LANs no han sido estandarizadas por el IEEE. De ellas las más importantes son las que ha estandarizado ANSI:

    • X3T9.3: HIPPI (High Performance Parallel Interface)

    • X3T9.5: FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

    • X3T11: Fibre Channel

  • Aunque no son del IEEE estos estándares siguen la arquitectura 802

  • Todas las LANs del IEEE y de ANSI han sido adoptadas por ISO (International Organization for Standardization)


Sumario1
Sumario

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel


Antecedentes
Antecedentes

  • 1969: Nace ARPANET

  • 1970: Abramson crea red Alohanet en Univ. de Hawaii utilizando emisoras de radio taxis viejos

  • Arquitectura maestro-esclavo (como los radio taxis)

  • Dos canales:

    • Descendente (MaestroEsclavo): un solo emisor

    • Ascendente (EsclavoMaestro): compartido por 3 ‘esclavos’


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de Alohanet

Miniordenador

(Maestro)

Canal descendente: 407,300 – 407,400 MHz

Canal ascendente: 413,425 - 413,525 MHz

Capacidad: 9,6 Kb/s

Terminal

(Esclavo)

Terminal

(Esclavo)

Terminal

(Esclavo)

La comunicación ascendente (EsclavoMaestro) puede sufrir colisiones si transmiten dos terminales a la vez. Basta que dos envíos se solapen en un bit para estorpear ambos por completo.


Protocolo mac media access control de aloha
Protocolo MAC (Media Access Control) de Aloha

La estación (esclavo) transmite la trama y espera una confirmación (acuse de recibo); si ésta no se produce dentro del tiempo máximo previsto (timeout) la trama se retransmite.

  • Cada trama lleva un campo que permite al reeptor comprobar que el contenido es correcto:

2

 80

Bytes 

6


Topolog a de alohanet
Topología de Alohanet

Terminal

Terminal y repetidor

Estación

central

Terminal

100 Km


Optimizaci n de aloha
Optimización de Aloha

  • Aloha puro: los tiempos de transmisión son aleatorios.

  • Aloha ranurado: las estaciones están sincronizadas, el tiempo se divide en intervalos y cada trama se transmite en uno y solo un intervalo. En Aloha puro los tiempos son aleatorios.

  • En Aloha ranurado las estaciones están sincronizadas, el tiempo se divide en intervalos y las tramas se transmiten en un solo intervalo.


Cap tulo 4 redes locales

Emisión de tramas en ALOHA puro

Tiempo inutilizado

por colisiones

Estación

A

B

C

D

E

Tiempo


Cap tulo 4 redes locales

Emisión de tramas en ALOHA ranurado

Tiempo inutilizado

por colisiones

Estación

A

B

C

D

E

Intervalos

Tiempo


Cap tulo 4 redes locales

Rendimiento de Aloha

  • Suponiendo distribución de Poisson:

    • Aloha puro: max. 18,4% al 50% de utilización

      • A 10 Mbps: 1,84 utiles + 3,16 colisiones

    • Aloha ranurado: 36,8% al 100% de utilización

      • A 10 Mbps: 3,68 utiles + 6,32 colisiones

  • Pero el tráfico es auto-similar (fractal), no Poisson, no aleatorio  mas rendimiento.

  • Aloha ranurado usado actualmente en redes GSM y comunicaciones vía satélite.


Cap tulo 4 redes locales

Rendimiento de Aloha puro y ranurado

0,4

Aloha ranurado: S = Ge-G

0,3

S (rendimiento)

0,2

0,1

Aloha puro: S = Ge-2G

0

0,5

1,0

1,5

2,0

3,0

G (densidad de tráfico inyectado en la red)


Sumario2
Sumario

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel


Ethernet experimental
Ethernet experimental

  • 1970: Robert Metcalfe (MIT) empieza tesis en Harvard(optimización Aloha)

  • 1972: Metcalfe llega a Xerox PARC; se le encarga diseñar la red del laboratorio

  • 22/5/1973: Ethernet experimental (Metcalfe y David Boggs): 2,94 Mbps, 1,6 Km, direcc. 8 bits, CRC 16 bits, PUP, predecesor XNS.

  • Protocolo MAC CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detect)

  • 1976: Metcalfe y Boggs publican artículo sobre Ethernet


Cap tulo 4 redes locales

La estación de trabajo Alto de Xerox (1973)

Primer ordenador que se conectó en red Ethernet

Resolución gráfica: 800 x 600

CPU: 5,88 MHz

Formada por tres tarjetas con

200 chips cada una

Memoria: 128 KB

Disco: 2,5 MB

Precio estimado (1974):

40.000 dólares



Cap tulo 4 redes locales

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Colision Detect)

  • El protocolo CSMA/CD consiste en:

    • Oír antes de empezar a hablar (CS, Carrier Sense)

    • Hablar solo cuando los demás callan

    • Si mientras hablamos oímos que otro habla nos callamos (CD, Colision Detect)

  • Dicho en pocas palabras el protocolo CSMA/CD consiste en sereducado y prudente


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento del CSMA/CD

Estación lista

para enviar

Esperar según

la estrategia

de retroceso

Nuevo intento

Observar

Canal

(CS)

Canal

ocupado

Canal

libre

Transmitir datos y

observar canal (CD)

Transmitir señal

de atasco y parar

Colisión detectada

Colisión no detectada

Transmisión

completada

con éxito


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de ethernet

  • Una red Ethernet puede estar en una de tres situaciones:

    • Red parada: no hay transmisión

    • Red en contención: una (o varias) estación transmiten con riesgo de colisión. Esto puede ocurrir solo durante los primeros 51,2 s de transmisión como máximo (5,12 s a 100 Mb/s)

    • Estación transmitiendo: una estación está transmitiendo sin riesgo de colisión. Esto ocurre cuando la estación ha superado el período de contención

Tiempo

Trama

Trama

Trama

Trama

Estación

transmitiendo

Contención

(colisiones)

Red parada


Lanzamiento comercial de ethernet consorcio dix
Lanzamiento comercial de Ethernet: Consorcio DIX

  • En 1976 Xerox creó una nueva división para el lanzamiento comercial de los PCs y de Ethernet, pero esta no prosperó.

  • En 1979 se creó elconsorcio DIX entre Digital(DEC), Intel y Xerox para potenciar el uso de Ethernet (ya entonces a 10 Mb/s). Metcalfe abandonó Xerox y creó 3Com

  • En 1980 DIX publicó Ethernet v 1.0.


Estandarizaci n
Estandarización

  • En Febrero de 1980 IEEE creó el proyecto 802 para aprobar ‘el’ estándar de LANs

  • DIX intentó ‘imponer’ Ethernet al IEEE 802

  • El IEEE 802 recibió tres propuestas:

    • CSMA/CD (DIX)

    • Token Bus (General Motors)

    • Token Ring (IBM)

  • Resultado: se creó un subcomité para cada propuesta (802.3, 802.4 y 802.5) mas dos de tipo general: 802.1 y 802.2 (LLC)


Cap tulo 4 redes locales

Arquitectura de los estándares IEEE 802

Subcapa

LLC

802.2: LLC (Logical Link Control)

802.10: Seguridad

802.1: Puentes Transparentes

Subcapa

MAC

(Media

Access

Control)

802.1: Perspectiva y Arquitectura

802.1: Gestión

802.4:

Token

Bus

802.5:

Token

Ring

802.6:

DQDB

802.9:

Iso-

Ethernet

802.11:

LANs

Inalám-

bricas

802.12:

Demand

Priority

802.14:

CATV

802.3:

CSMA/CD

(Ethernet)

Capa

Física


E standarizaci n 802 3
Estandarización: 802.3

  • 1983: 802.3 aprueba CSMA/CD con una ‘pequeña’ modificación respecto a EN DIX: Campo tipo(Ethertype) reemplazado por longitud

  • Xerox desplaza campo Ethertypea valores >1536 para que pueda coexistir DIX con 802.3

  • En 802.3 tipo especificado en cabecera LLC (802.2) usando 4 campos / 8 bytes.


Cap tulo 4 redes locales

Estructura de trama Ethernet DIX/802.2

(1, 10 y 100 Mb/s)

12

6

2

0-1500

0-46

4

7

1

6

Trama nivel MAC

Longitud mínima 64 bytes

Trama nivel físico

Longitud mínima 84 bytes


Formatos dix y 802 3
Formatos DIX y 802.3

  • DIX:

    • TCP/IP, DECNET Fase IV, LAT (Local Area Transport), IPX

  • 802.3/LLC:

    • Appletalk Fase 2, NetBIOS, IPX

  • En 1997 IEEE aprueba doble significado (tipo/longitud) al estandarizar control de flujo (802.3x). La asignación de Ethertype pasóentonces de Xerox a IEEE

  • Los Ethertypes pueden cosultarse por ejemplo en www.iana.org/numbers.html


Direcciones mac
Direcciones MAC

Parte específica del equipo

Parte asignada al fabricante (OUI)

= 0 Dirección Individual (unicast)

= 1 Dirección de Grupo (multicast/broadcast)

= 0 Dirección Única (administrada globalmente)

= 1 Dirección Local (administrada localmente)

El OUI (Organization Unique Identifier) lo asignaba inicialmente Xerox a las empresas que lo solicitaban. Al adoptarse este formato de dirección para todas las redes 802 la tarea pasó a realizarla el IEEE


M edios f sicos
Medios físicos

  • 1980: se estandariza el cable coaxial grueso ‘thickwire’ (10BASE5)

  • 1982: aparece el coaxial fino ‘thinwire’ (RG58)

  • 1985: se estandariza el thinwire (10BASE2)

  • 1984: primeros productos Ethernet en fibra óptica

  • 1989: se estandariza FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link).

  • 1993: se estandariza 10BASE-F (actual estándar de Ethernet en fibra)


Cap tulo 4 redes locales

Ethernet 10BASE5

Transceiver (transmitter-receiver),

realiza la detección de colisiones

Cable ‘drop’

Conector ‘vampiro’

Cable coaxial (grueso)

Medio broadcast

Longitud máxima 500 m

Terminador

(resistencia 50 )

Conector ‘barrel’ (empalme)



Cap tulo 4 redes locales

Conector ‘vampiro’

de Ethernet 10BASE5


Cap tulo 4 redes locales

Cable AUI (o ‘drop’)

de Ethernet 10BASE5

AUI: Attachment Unit Interface

MAU: Medium Attachment Unit


Cap tulo 4 redes locales

Ethernet 10BASE2

Terminador

(resistencia 50 )

Repetidor

Conector

en ‘T’

Cable coaxial fino RG-58

(max. 185m por segmento)


Cap tulo 4 redes locales

Conexión Ethernet 10BASE2

(thinwire o cheapernet)


Cap tulo 4 redes locales

Conectores Ethernet para 10BASE5 y 10BASE2

(10BASE5)

(10BASE2)

BNC = Bayonet Nut Coupler



Cap tulo 4 redes locales

Conectores más habituales de fibra óptica

SC (100 y 1000 Mb/s)

ST (10 Mb/s)


M edios f sicos utp
Medios físicos: UTP

  • 1/1/1984: AT&T pierde monopolio por juicio en EEUU. Las empresas pasan a poseer la red telefónica interior

  • 1985: Ethernet sobre cable UTP (Synoptics)

  • 1985: Sistemas de cableado (DEC, IBM, AT&T)

  • 1987: se estandariza StarLAN (1BASE5) sobre UTP

  • 1990: se estandariza 10BASE-T

  • 1991: primer estándar de cableado estructurado: EIA/TIA 568.


Cap tulo 4 redes locales

Ethernet 10/100/1000BASE-T

Hub o Concentrador

Conector RJ45

Cable de pares UTP (max. 100m)

UTP- 3

UTP- 5

UTP- 5e

10BASE-T:

100BASE-TX:

1000BASE-T:




Cap tulo 4 redes locales

1

1

4

4

7

7

2

2

5

5

3

3

8

8

6

6

Las dos formas estándar de cablear un conector RJ45

Par 2

Par 3

Par 3

Par 2

Par 1

Par 4

Par 1

Par 4

M

B/N

N

B/M

B/V

B/A

V

V

A

B/V

M

B/A

N

B/M

B/N

A

T568B

T568A

Colores:

Par 1: A y B/A (Azul y Blanco/Azul)

Par 2: N y B/N (Naranja y Blanco/Naranja)

Par 3: V y B/V (Verde y Blanco/Verde)

Par 4: M y B/M (Marrón y Blanco/Marrón)

10/100 BASE-T usa:

1-2 para TX

3-6 para RX


P uentes y conmutadores
Puentes y conmutadores

  • 1984: Primeros puentes comerciales (DEC)

  • 1990: Estándar 802.1D (puentes transp.)

  • 1992: Primeros conmutadores (Kalpana)

  • 1993: Productos Full Dúplex

  • 1997: Estándar 802.3x (control de flujo Full Dúplex)

  • 1998: 802.1Q (VLANs) y 802.1p (prioridades)


Fast ethernet
Fast Ethernet

  • 1988: Van Jacobson obtiene 8 Mbps TCP

  • 1992: Grand Junction inventa Fast Ethernet

  • 1992: IEEE crea grupo estudio alta velocidad Dos propuestas:

    • Ethernet x 10 (CSMA/CD)Fast Ethernet

    • Nuevo protocolo100 VG-AnyLAN (802.12)

  • 1995: Estándar Fast Ethernet (802.3u). Nivel físico basado en FDDI.


Gigabit ethernet
Gigabit Ethernet

  • Se repite experiencia de Fast Ethernet.

  • Oct. 1995: Se crea grupo estudio GE

  • 1997: se separa 1000BASE-T de resto de GE

  • 1998: Estándar 802.3z (GE) Nivel físico basado en Fiber Channel (800 Mb/s)

  • 1999: Se aprueba 802.3ab (1000BASE-T)

  • 1/2000: Se crea GT para 10 GB Ethernet



Codificaci n manchester 10 mb s
Codificación Manchester (10 Mb/s)

  • En Ethernet se eligió Manchester inicialmente por sencillez y bajo costo.

  • Token Ring utiliza Manchester Diferencial que da mayor inmunidad frente al ruido

  • En Ethernet a 10 Mb/s la codificación no está en el transceiver sino en el controlador (ya está en el conector AUI). A 100 y 1000 Mb/s está en el transceiver.


Codificaci n a 100 mb s
Codificación a 100 Mb/s

  • Se utiliza 4B/5B, diseñada para FDDI

  • De los 32 posibles valores de 5 bits se eligen solo la mitad (16)

  • Eficiencia: 4 bits en 5 baudios, 4/5 = 0,8

  • Manchester: 1 bit en 2 baudios, 1/2 = 0,5

  • La mayor eficiencia permite usar frecuencias menores (125 Mbaudios frente a 200 Mbaudios).



Codificaci n en 1000base x
Codificación en 1000BASE-X

  • En fibra (1000BASE-SX, 1000BASE-LX) y coaxial (1000BASE-CX) se usa 8B/10B. Deriva de Fibre Channel.

  • Misma eficiencia que 4B/5B (0,8).

  • Mayor redundancia que 4B/5B; de los 210 = 1024 grupos posibles se eligen 28 = 256 (25%)

  • Inconveniente: si hay un error se pierden 8 bits (frente a 4 en el caso de 4B/5B).


Codificaci n en 1000base t
Codificación en 1000BASE-T

  • En 1000BASE-T se aplican tres ‘trucos’:

    • Se reparte el tráfico entre los cuatro pares (250 Mb/s cada uno)

    • Se emplean circuitos híbridos para conseguir transmisión simultánea por cada par en cada sentido.

    • Se codifica en PAM 5x5 (cinco niveles). Los baudios se agrupan de dos en dos; de las 25 combinaciones posibles se eligen 16 (64%). 2 bits/baudio, eficiencia 2


Cap tulo 4 redes locales

Transmisión dual-duplex en 1000BASE-T

T

T

250 Mb/s

250 Mb/s

Híbrido

Híbrido

Cuatro pares

R

R

T

T

250 Mb/s por par en cada sentido

250 Mb/s

250 Mb/s

Híbrido

Híbrido

R

R

2 bits/símbolo 125 Msímbolos/s

T

T

250 Mb/s

250 Mb/s

Híbrido

Híbrido

R

R

T

T

250 Mb/s

250 Mb/s

Híbrido

Híbrido

R

R



Cap tulo 4 redes locales

Codificación multinivel PAM 5

utilizada en 1000BASE-T

Señalización binaria

PAM de 5 niveles

FEC: Forward Error Correction

(código corrector de errores)



Cableado para 1000base t
Cableado para 1000BASE-T

  • La categoría 5 en algunos casos no satisface los requerimientos de 1000BASE-T

  • Se ha creado la categoría 5 Enhanced (5e) que añade algunos parámetros de funcionamiento cuando la señal se transmite en varios pares, por ej.:

    • Medir la diferencia de longitud entre pares diferentes

    • Medir la diafonía en el extremo lejano producida por tres pares sobre el cuarto (PSELFEXT, Power Sum Equal Level FEXT).

  • Se calcula que de un 5 a un 10% de instalaciones Cat. 5 no soportan 1000BASE-T, especialmente por problemas de los conectores.

  • En teoría una instalación Cat. 5 se debería recertificar para 5e antes de usarla para 1000BASE-T


Cap tulo 4 redes locales


Codificaciones en ethernet comparaci n
Codificaciones en Ethernet, comparación principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.


Ethernet sobre fibra ptica
Ethernet sobre Fibra Óptica principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • EN : LED 1ª ventana (850 nm), 2 Km

  • FE : LED 2ª vent.(1310 nm), 2 Km (como FDDI)

    • Haz invisible (infrarrojo lejano)

    • No autonegociación 10/100 en fibra (imposible cambiar de ventana dinámicamente)

  • GE: Láser 1ª y 2ª ventana

    • 1ª vent. (MM) bajo costo (VCSEL) corto alcance

    • 2ª: vent, (MM y SM) mayor costo y mayor alcance (5km)

  • VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) más barato que LEDs 2ª ventana

  • Propuesta FE VCSEL 1ª vent. (100BASE-SX)

    • Permite autonegociación 10/100

    • Más barato que 100BASE-FX. Alcance 300 m


Dispersi n en fibras pticas
Dispersión en fibras ópticas principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • En fibra multimodo con luz normal el haz se produce un ensanchamiento del pulso debido a los diferentes haces de luz (‘modos’) que viajan por la fibra.

  • Este efecto es proporcional a la velocidad (anchura del pulso) y a la distancia. Se mide por el parámetro ancho de banda que se expresa en MHz*Km

  • Solo es importante en conexiones de alta velocidad (ATM a 622 Mb/s o Gigabit Ethernet)


Cap tulo 4 redes locales

Tipos de fibras ópticas principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

Multimodo

Cubierta

125 m

Núcleo

62,5 m

Los múltiples modos que se propagan generan un ‘jitter’ que ensancha los pulsos y limita la distancia o la frecuencia

Pulso

saliente

Pulso

entrante

Monomodo

Cubierta

125 m

Núcleo

9 m

Al propagarse solo un modo no se produce ‘jitter’ y el pulso no se ensancha

La dispersión se mide por el ancho de banda, y se expresa en MHz*Km


Gigabit ethernet en f o multimodo
Gigabit Ethernet en F. O. Multimodo principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Alcance limitado por dispersión de modo diferencial. Problema similar a ATM a 622 Mb/s

  • A mayor ancho de banda mayor alcance

  • Ancho de banda:

    • Mayor en 2ª que en 1ª vent.

    • Mayor en 50/125 que en 62,5/125

    • Notable diferencia según calidad de fibra

  • No todas las fibras son iguales:

    • Valores estándar ampliamente superados hoy por fabricantes


Cap tulo 4 redes locales

Gigabit Ethernet en F. O. Multimodo principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Para reducir el problema de la dispersión de modo diferencial el haz se desvía respecto al centro de la fibra.

  • Como 1000BASE-SX solo funciona sobre fibra multimodo el desvío está integrado en el emisor

  • En 1000BASE-LX se usa un latiguillo especial que realiza el desvío.


Cableado ethernet fibra ptica
Cableado Ethernet Fibra Óptica principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

VCSEL:

FP:

MM:

SM:

Vertical Cavity Surface Emitting Laser

Fabry Perot

Fibra Multimodo (50/125 ó 62,5/125)

Fibra Monomodo


Cap tulo 4 redes locales

Estructura de trama Ethernet DIX principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

Longitud

(bytes)

6

2

0-1500

0-46

4

6

Longitud mínima 64 bytes = 512 bits

MAC Destino-Origen:

Protocolo (Ethertype):

Relleno:

CRC:

Direcciones de 6 bytes

Especifica protocolo a nivel de red, Ej. para IP X’0800’

Garantiza que la trama nunca tenga menos de 64 bytes

Cyclic Redundancy Check. Detecta errores de transmisión


T opolog a de ethernet
T principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.opología de Ethernet

  • El tiempo que la señal tarda en ir y volver debe ser siempre menor que el tiempo de emisión de la trama mínima:

    • Trama mínima: 64 bytes (512 bits)

    • Tiempo de ida y vuelta máximo: 51,2 s (10 Mb/s) 5,12 s (100 Mb/s)

  • A 180.000 Km/s (velocidad de la luz en fibra y cobre) la distancia máxima es de unos 4,6 Km para 10 Mb/s y 460 m para 100 Mb/s.

  • Si estas reglas no se cumplen se producen ‘colisiones tardías’ y colisiones no detectadas. Esto es nefasto para el rendimiento.


T opolog a
T principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.opología

  • EN y FE: Fundamental no superar 512 bits (64 bytes) de retardo máximo de ida y vuelta (51,2 s en EN y 5,12 s en FE). Diámetro max.: 4 Km (EN) y 412 m (FE).

  • En GE con 64 bytes el diámetro máximo sería de unos 30 metros. La trama se amplía a 512 bytes (4096 bits,4,096 s) con la ‘extensión de portadora’. Diámetro max. 330 m.

  • Si estas reglas no se cumplen se pueden producir colisiones no detectadas y ‘colisiones tardías’.


Cr nica de una colisi n anunciada a 10 mb s

A principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

B

A envía una trama

0 s

A

B

B envía otra justo antes de recibir la de A

25,6-s

A

B

Se produce la colisión A-B

25,6 s

A

B

La colisión llega a A

51,2 s

Crónica de una colisión anunciada (a 10 Mb/s)

Bits 

0

128

256

metros 

0

2300

4600

Tiempo


T opolog a1
T principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.opología

  • Hay dos sistemas de verificación:

    • Modelo 1: reglas genéricas (‘menú del día’)

    • Modelo 2: cálculo detallado (‘a la carta’)

  • En la mayoría de los casos basta el modelo 1. Para el modelo 2 hay que sumar el retardo de cada componente (repetidor, cable, etc.) tomando los valores estándar o los del fabricante.

  • Para más información ver por ejemplo: http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet/


Cap tulo 4 redes locales

Transmisión de una trama principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.


Cap tulo 4 redes locales

Recepción de una trama principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.


Cap tulo 4 redes locales

Recepción principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

de un bit

Transmisión

de un bit

Espera


Colisiones
Colisiones principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Conviene minimizarlas ya que reducen rendimiento, pero son un evento normal en CSMA/CD.

  • El riesgo de colisión solo se da en los primeros 64 bytes, a partir de aquí la estación ya ‘posee’ el cable.

  • Las tramas grandes colisionan menos.

  • En caso de colisión los reintentos se producen a intervalos aleatorios cada vez mayores (retorceso exponencial binario truncado).


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento del CSMA/CD principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

Estación lista

para enviar

Esperar tiempo

aleatorio según

número de intentos

(retroceso

exponencial binario)

Nuevo intento

Observar

Canal

(CS)

Canal

ocupado

Canal

libre

Transmitir datos y

observar canal (CD)

Transmitir señal

de atasco y parar

Colisión detectada

Colisión no detectada

Transmisión

completada

con éxito


Cap tulo 4 redes locales

Retroceso exponencial binario truncado a 10 Mb/S principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.


Rendimiento de ethernet
Rendimiento de Ethernet principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Si:

    • La distribución de tráfico en una LAN fuera Poisson

    • Todas las tramas fueran de la long. mínima (64 bytes)

    • Hubiera un número muy elevado de estaciones a la distancia máxima (512 bits)

      EntoncesCSMA/CD = Aloha ranurado  38% max

  • Pero:

    • El tráfico LAN no es Poisson sino auto-similar (servidores)

    • No todas las tramas son de 64 Bytes (valor medio 530 Bytes)

    • El número de estaciones suele ser reducido y no suelen estar a la distancia máxima

      Por tanto el rendimiento puede ser superior a 38%.


Como mejorar el rendimiento de boggs mogul y kent
Como mejorar el principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.Rendimiento(de Boggs, Mogul y Kent)

  • Aumentar tamaño de tramas: con 64 bytes riesgo de colisión el 100% del tiempo, con 1518 solo el 4% (primeros 64).

  • Minimizar distancias, especialmente entre servidores; si la distancia es menor el riesgo de colisión será menor.

  • Reducir número de estaciones; a menos estaciones, menos caos y menos colisiones.


Cap tulo 4 redes locales

2 principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet. = 3 s

2 = 12 s

Fuente: Measured Capacity of an Ethernet: Myths and Reality.

Influencia del tamaño de paquete, número de hosts y longitud de la red.

2 = 45 s


Rendimiento vs velocidad
Rendimiento vs velocidad principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • A igual topología física la distancia en bits aumenta - y el rendimiento baja- con la velocidad.

  • Ejemplo: dos estaciones conectadas a unhub con 100 m de cable cada una.


Rendimiento en gigabit ethernet
Rendimiento en Gigabit Ethernet principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Para permitir un diámetro razonable GE aumenta el tamaño de trama mínimo a 512 bytes (extensión de portadora’). Esto aumenta el riesgo de colisión y disminuye el rendimiento porque hay más ‘relleno’.

  • La extensión de portadora no forma parte de la trama MAC, no se propaga si pasa a FE o EN.

  • Para paliar la merma en rendimiento se permiten ‘rafagas de tramas’


Cap tulo 4 redes locales

Estructura de trama Gigabit Ethernet principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

12

6

2

0-1500

0-46

4

0-448

7

1

6

Trama nivel MAC

Longitud mínima 64 bytes

Trama nivel físico

Longitud mínima 532 bytes

La extensión de portadora contiene un símbolo inválido en 8B/10B


Cap tulo 4 redes locales

Rendimiento Gigabit Ethernet con ext. de portadora principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

1000

900

800

700

600

500

Caudal efectivo (Mb/s)

400

300

200

100

0

0

160

320

480

640

800

960

1120

1280

1440

Tamaño de trama (bytes)

Gigabit Ethernet sin extensión de portadora

Gigabit Ethernet con extensión de portadora

Fast Ethernet


Cap tulo 4 redes locales

Ráfagas de tramas principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

Para paliar la merma en rendimiento producida por la extensión de portadora se permiten las ráfagas de tramas:

Mín

512 bytes

Máx. 8192 bytes

(65,5 s)


Tasa de colisiones
Tasa de principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet. colisiones

  • Definición:

    Tasacol = Ncol / (Ncol + Ntrans)

  • Donde:

    • Tasacol = Tasa de colisiones

    • Ncol = Num. colisiones por segundo

    • Ntrans = Tramas transmitidas por segundo

  • Ej.: 10% colisiones: 1 colisión por cada 9 tramas transmitidas.


Rendimiento y colisiones
Rendimiento principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet. y colisiones

  • ¿Cuando es excesivo el número de colisiones? Depende:

    • Si todas las tramas son de 64 bytes, hay muchos emisores y todos estan a la distancia máxima es normal que haya muchas colisiones (hasta un 30- 50%) cuando el tráfico es elevado.

    • Si todas las tramas son de 1500 bytes un 5% de colisiones indicaría saturación.

  • Es mejor observar el tráfico que las colisiones


Colisiones anormales
Colisiones anormales principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Colisiones anormales son:

    • Las excesivas colisiones: ocurren cuando una estación agota el máximo de iteraciones previsto por el retroceso exponencial binario. Son un síntoma de excesiva saturación.

    • Las colisiones tardías: se producen cuando una topología no es correcta, es decir supera las distancias máximas entre algún par de estaciones. También pueden ocurrir por defectos de cableado.


Colisi n tard a a 10 mb s

A principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

B

A envía una trama de 620 bits

0 s

A

B

B envía otra justo antes de recibir la de A

31,0-s

A

B

Se produce la colisión A-B

31,0 s

La colisión llega a A justo antes de que termine

A

B

62,0 s

Colisión tardía (a 10 Mb/s)

Bits 

0

155

310

metros 

0

2790

5580

Tiempo


Colisi n no detectada

A principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

B

A envía una trama de 512 bits

0 s

A

B

B envía otra justo antes de recibir de A

31,0-s

Se produce la colisión

A

B

31,0 s

A termina de transmitir

A

B

51,2 s

La colisión llega a A después de que ha terminado

A

B

62,0 s

Bits 

0

155

310

Colisión no detectada

metros 

0

2790

5580


Colisiones anormales y rendimiento
Colisiones anormales y rendimiento principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Cuando se produce una colisión excesiva o tardía el nivel MAC abandona y la trama se pierde. Normalmente esto requiere retransmisión a nivel de transporte (TCP por ejemplo).

  • Esto produce una pérdida considerable de rendimiento.

  • Muchos equipos poseen contadores que permiten monitorizar la ocurrencia de colisiones anormales.


Cap tulo 4 redes locales

Reparto principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.de recursos en Ethernet

  • El reparto equitativo de recursos es un principio importante en el funcionamiento de una LAN.

  • En Ethernet la competencia por el medio se hace trama a trama, independientemente del tamaño. Por tanto el reparto es equitativo en tramas por segundo, no en bits por segundo.

  • Los recursos se reparten de forma proporcional al tamaño de trama medio emitido por cada estación, las que envían tramas grandes consiguen más que las que generan tramas pequeñas.


Cap tulo 4 redes locales

Reparto de recursos: Efecto captura principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

  • Las estaciones rápidas capturan el canal durante mas tiempo que las lentas.

  • Es una consecuencia del retroceso exponencial binario que borra el contador de intentos cuando la estación consigue transmitir.


Cap tulo 4 redes locales

Ordenador rápido principio una instalación Cat. 5 debería funcionar con Gigabit Ethernet.

Ordenador lento

10 Mb/s

  • A y B transmiten y colisionan; ambos reintentan con intervalos 0-1.

  • A elige intervalo 0 y B elige intervalo 1. A envía trama y pone a cero su contador de reintentos.

  • Cuando acaba A consigue preparar la siguiente trama en menos de 9,6 s (hueco entre tramas).

  • A y B (que estaba esperando su turno) transmiten a la vez y colisionan, A reintenta con intervalos 0-1 (1er reintento) y B con 0-3 (2º reintento).

  • Como maneja un rango menor estadísticamente A transmite primero. El ciclo se repite.


Cap tulo 4 redes locales

Efecto captura. La gráfica muestra la probabilidad de adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Efecto captura
Efecto captura adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Se considera un fallo de diseño del retroceso exponencial binario

  • Era inimaginable en tiempos de Metcalfe (máquinas demasiado lentas)

  • Alternativa: BLAM (Binary Logarithmic Arbitration Method) en estudio por 802.3w

  • Chip de IBM con BLAM integrado

  • BLAM es poco interesante hoy en día por la evolución hacia redes conmutadas y transmisión full dúplex.


Sumario3
Sumario adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel


Token ring ieee 802 5
Token Ring (IEEE 802.5) adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Desarrollada por IBM en paralelo a Ethernet

  • 4 o 16 Mb/s. Recientemente 100 Mb/s.

  • Manchester Diferencial (mas robusto)

  • Cable STP, UTP-3, UTP-5 y F. O.

  • Topología lógica de anillo. Normalmente topología física de estrella.

  • Protocolo sin contención (sin colisiones)


Cap tulo 4 redes locales

Toplogía lógica vs topología física adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Token ring protocolo mac
Token Ring: Protocolo MAC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Anillo: conjunto de líneas p. a p. simplex

  • Dos modos de funcionamiento:

    • A la escucha: la estación actúa como repetidor bit a bit; en algunos casos puede cambiarlos.

    • Transmisión: la estación actúa como fuente de bits que envía a la siguiente; simultáneamente actúa como sumidero de los bits que recibe de la estación anterior. Solo una estación como máximo puede estar en modo transmisión.


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de Token Ring adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Modo a la escucha

Estación

Retardo de un bit

Interfaz

Token Ring

De la

estación

A la

estación

Anillo

unidireccional

Modo transmisión

De la

estación

A la

estación

Interfaz

Token Ring


Token ring protocolo mac1
Token Ring: Protocolo MAC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Si ninguna estación quiere transmitir se va pasando el token de una a otra (todas en modo a la escucha)

  • Cuando alguien quiere transmitir se espera a recibir el token y le modifica un bit para convertirlo en el principio de trama (modo transmisión).

  • Mientras transmite todos los demás están a la escucha; el destinatario además se queda una copia de la trama.

  • Cuando el emisor ‘oye’ su propia trama proveniente de la estación anterior puede verificarla

  • Al terminar restaura el Token en el anillo y se pone a la escucha.


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de Token Ring adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Token ring protocolo mac2
Token Ring: Protocolo MAC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • El token se puede restaurar enseguida (Early Token Release, ETR) o esperar a que le llegue la copia. A 16 Mb/s siempre se usa ETR.

  • Se pueden enviar varias tramas en un turno. El Token Holding Time (THT) fija el tiempo máximo.

  • El tamaño de trama máximo lo fija el THT. Ej. A 4 Mb/s con THT 10 ms el máximo es 5.000 bytes. Este parámetro es ajustable.


Cap tulo 4 redes locales

Estructura de trama (y token) de Token Ring adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Longitud

(bytes)

1

1

1

6

6

0

4

1

1

PPP:

T:

M:

RRR:

bits de prioridad

bit de token

bit de monitor

bits de reserva de prioridad

Control de acceso:

FF:

ZZZZZZ:

bits tipo de trama

bits de control

Control de trama:

J, K:

I:

E:

bits de no datos (símbolo inválido)

bit de trama intermedia

bit de detección de errores

Delimitador final:

A:

C:

r:

bit de dirección reconocida

bit de trama copiada

bits reservados

Estado Trama:


Token ring protocolo mac3
Token Ring: Protocolo MAC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • El protocolo MAC de Token Ring incorpora mecansimos de:

    • Acuse de recibo (bits A y C de Frame Status)

    • Detección de errores (bit E del campo End Delimiter

    • Prioridad: 8 niveles


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de la prioridad en Token Ring adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Token ring protocolo mac4
Token Ring: Protocolo MAC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • El protocolo MAC de Token Ring permite ocupar el canal prácticamente al 100% de su capacidad.

  • El tránsito del token introduce un overhead, y una latencia en situaciones de poco tráfico.

  • La presencia del token es fundamental, por lo que siempre hay una estación monitor.

  • La mayor complejidad se traduce en mayor costo.

  • Es posible funcionar en full-duplex cuando solo hay dos estaciones. Esto deshabilita el nivel MAC.


Fddi fiber distrib data interface
FDDI: Fiber Distrib. Data Interface adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Diseñada a finales de los 80 para F.O.

  • Es un estándar ANSI e ISO, pero no IEEE. Sigue la arquitectura 802.

  • Funciona a 100 Mb/s sobre F.O. y UTP-5 (CDDI, Copper Distrib. Data Interface)

  • Topología de doble anillo (fiabilidad). También simple anillo y concentradores.

  • Codificación 4B/5B (mas eficiente que Manchester)

  • Nivel MAC muy similar a T.R. (siempre con ETR)


Cap tulo 4 redes locales

Uso de FDDI como ‘backbone’ entre LANs adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Ethernet

Puente

Ethernet

Token

Ring

Anillo FDDI

Estación

FDDI SAS

Estación

FDDI DAS

Ethernet


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento tolerante a fallos de FDDI adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Estación DAS

Estación SAS

Estación

aislada

Anillo de

reserva

Corte en

la fibra

Anillo activo

Tráfico normal

Tráfico de reserva


Cap tulo 4 redes locales

Estructura de trama y token de FDDI adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Trama de datos:

Longitud

(bytes)

8

1

1

6

6

0

4

1

1

Token:

Longitud

(bytes)

8

1

1

1


Cap tulo 4 redes locales

Funcionamiento de FDDI (siempre usa ETR) adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Sumario4
Sumario adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel


Cap tulo 4 redes locales

Desdoblamiento de la capa de enlace del adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

modelo OSI en los estándares IEEE 802


Cap tulo 4 redes locales

La subcapa LLC en la arquitectura IEEE 802 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Subcapa

LLC

802.2: LLC (Logical Link Control)

802.10: Seguridad

802.1: Puentes Transparentes

Subcapa

MAC

(Media

Access

Control)

802.1: Perspectiva y Arquitectura

802.1: Gestión

802.4:

Token

Bus

802.5:

Token

Ring

802.6:

DQDB

802.9:

Iso-

Ethernet

802.11:

LANs

Inalám-

bricas

802.12:

Demand

Priority

802.14:

CATV

802.3:

CSMA/CD

(Ethernet)

Capa

Física


Diferencia entre ethernet dix e ieee 802 3
Diferencia entre Ethernet DIX e IEEE 802.3 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Cuando IEEE aprobó 802.3 en 1983 introdujo una ‘pequeña’ modificación respecto a DIX: el campo protocolo(Ethertype)fue reemplazado por longitud(indica longitud de la trama)

  • Para mantener compatibilidad Xerox desplazó el campo Ethertypea valores por encima de 1536 para que DIX pudiera coexistir con IEEE 802.3

  • En 802.3 el protocolo de redse especifica en una nueva cabecera LLC (802.2) en la parte de datos.


Cap tulo 4 redes locales

Trama Ethernet DIX: adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Longitud

(bytes)

6

2

0-1500

0-46

4

6

Trama Ethernet IEEE 802.3:

Longitud

(bytes)

6

2

0-1492

0-38

4

6

8


Formatos dix y 802 31
Formatos DIX y 802.3 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • En 1997 el IEEE aprobó el doble significado (tipo/longitud) siguiendo el uso habitual de distinguir según el valor del Ethertype. La asignación de Ethertypes pasóentonces de Xerox a IEEE

  • Los Ethertypes pueden consultarse en www.iana.org/numbers.html

  • Ejemplos de protocolos que usan formato DIX:

    • TCP/IP, DECNET Fase IV, LAT (Local Area Transport), IPX

  • Ejemplos de protocolos que usan formato 802.3/LLC:

    • Appletalk Fase 2, NetBIOS, IPX


Comparaci n de ethernet dix y 802 2 llc
Comparación de Ethernet DIX y 802.2/LLC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

DIX

6

6

2

46-1500

Cabecera MAC

802.2/LLC

6

6

2

1

1

1

3

2

38-1492

Cabecera MAC

Cabecera LLC

Para protocolo IP Ethertype = X’0800’


Cap tulo 4 redes locales

Elementos de datos de cada capa adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

en el modelo híbrido

Aplicación

Transporte

Red

LLC

MAC


Funciones de la subcapa llc
Funciones de la subcapa LLC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Especificación de protocolo de red en tramas Ethernet 802.2/LLC y en las demás LANs

  • Si se usara LLC Tipo 2 daría un servicio CONS (numeración de tramas y envío de ACK) como HDLC. Inapropiado para LANs.

  • Las cosas habrían sido más sencillas si todas las LANs hubieran incorporado algo equivalente al Ethertype y no existiera subcapa LLC.


Sumario5
Sumario adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Tipos de redes. Relación del modelo OSI con los estándares IEEE 802.x y ANSI X3Tx

  • Protocolos MAC: Antecedentes

  • Ethernet (IEEE 802.3)

  • Token Ring y FDDI

  • LLC (IEEE 802.2)

  • Fibre Channel


Fibre channel ansi x3t11
Fibre Channel (ANSI X3T11) adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Versión elaborada de HIPPI. Estándar aprobado en 1994.

  • Funciona normalmente con conmutadores (medio dedicado) pero también puede funcionar con concentradores o anillos (medio compartido).

  • Se emplea como sistema de red local y también para la conexión de periféricos potentes, arrays de discos, etc. Competidor de SCSI.


Cap tulo 4 redes locales

Topologías típicas de Fibre Channel adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Fibre Channel

Punto a punto

Conmutador

Bucle arbitrado (arbitrated loop)

con concentrador

Bucle arbitrado (arbitrated loop)

sin concentrador


Fibre channel ansi x3t111
Fibre Channel (ANSI X3T11) adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Admite diversos medios físicos: Fibra óptica MM y SM, cable coaxial o STP (cable de pares apantallado, Shielded Twisted Pair)

  • Velocidades de 100, 200, 400, 800, 1600 y 3200 Mb/s (en la práctica solo se ha implementado hasta 800 Mb/s)


Cap tulo 4 redes locales

Arquitectura de Fibre Channel adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Multimedia

Canales

Redes

IEEE

802

FC-4

Audio

Video

IPI

SCSI

HIPPI

IP

FC-3

Servicios comunes

Protocolo de señalización (entramado y control de flujo)

FC-2

Protocolo de transmisión (codificación/decodificación)

FC-1

Nivel

Físico

Medios e interfaces físicas

FC-0

400 Mb/s

3,2 Gb/s

100 Mb/s

200 Mb/s

800 Mb/s

1,6 Gb/s


Fibre channel medios f sicos
Fibre Channel, medios físicos adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Cap tulo 4 redes locales

Topología de una red Fibre Channel compleja adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Mainframe

Supercomputador

Front

End

Ordenador

personal

Conmutador

Miniordenador

Centro de supercomputación

Centro de proceso de datos

Fibre Channel

Conmutador

principal

Concentrador

Granja de discos

Workstation

Servidor

Centro de diseño

Departamento


Ejercicios

Ejercicios adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.


Ejercicio 4 3
Ejercicio 4-3 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • El tamaño de trama máximo no tienen ninguna influencia en el diámetro de la red. El tamaño de trama máximo influye en:

    • El tiempo máximo que una estación puede monopolizar la red. En este caso sería 1,2 ms.

    • El tamaño de los buffers que las tarjetas de red deben reservar para el envío y la recepción de las tramas.


Ejercicio 7
Ejercicio 7 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Calcular el rendimiento a nivel de red de Ethernet DIX y LLC 802-SNAP con:

    • Tramas de tamaño máximo

    • Tramas con un byte de información útil

  • Calcular también el tráfico a nivel físico


Comparaci n de ethernet dix y 802 2 llc1
Comparación de Ethernet DIX y 802.2/LLC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

DIX

6

6

2

46-1500

802.2/LLC

6

6

2

1

1

1

3

2

38-1492

Para protocolo IP Ethertype = X’0800’


Caso m s favorable
Caso más favorable: adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

DIX: 1500/1538 = 0,97529 = 9,7529 Mb/s

7

1

6

2

1500

6

4

12

LLC-SNAP: 1492/1538 = 0,97009 = 9,7009 Mb/s

7

1

6

6

2

8

4

1492

12


Caso menos favorable
Caso menos favorable: adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

DIX: 1/84 = 0,011905 = 0,11905 Mb/s

7

1

6

2

46

6

4

12

LLC-SNAP: 1/84 = 0,011905 = 0,011905 Mb/s

7

1

6

6

2

8

4

38

12


Caudal a nivel f sico
Caudal a nivel físico adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Caso mas favorable (DIX y LLC-SNAP):

    • 1526/1538 = 0,99220 = 9,9220 Mb/s

  • Caso menos favorable (DIX y LLC-SNAP):

    • 72/84 = 0,85714 = 8,5714 Mb/s


Ejercicio 9
Ejercicio 9 adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

  • Protocolo LLC tipo 1 (no fiable),envía 75000 tramas y recibe 74991 (pierde 9).

  • Todas las tramas de la longitud máxima

  • Pérdidas debidas a errores de CRC o fallos en el preámbulo o delimitador de inicio.

  • Se pide

    • Calcular el BER

    • Cada cuantas tramas transmitidas se recibe una errónea por acierto casual del CRC


Parte de trama ethernet protegida por crc
Parte de trama Ethernet protegida por CRC adquisición del canal por parte de las estaciones en función del tiempo que llevan sin transmitir.

Parte

‘protegida’

por la

transmisión

(8 bytes)

Parte protegida por

el CRC (1518 bytes)


Cap tulo 4 redes locales

  • 75000 tramas x 1526 bytes x 8 bits/byte = 915 600 000 bits transmitidos

  • BER: 9 / 915 600 000 = 9,83 * 10-9 10-8

  • Probabilidad trama errónea en un bit:

    1526 * 8 * 10-8= 0,00012

  • Probabilidad trama errónea en 2 bits:

    1526 * 8 * 10-8 * 10-8 = 1,2 * 10-12

  • Probabilidad trama errónea con CRC correcto:

    (1/232) * 0,00012 = 2,79 * 10-14

  • Una trama errónea cada:

    1/ (2,79 * 10-14)=3,58 * 1013 tramas


Ejercicio 4 9
Ejercicio 4-9 000 bits transmitidos

  • Protocolo LLC tipo 1 (no fiable),envía 75000 tramas y recibe 74991 (pierde 9).

  • Todas las tramas de la longitud máxima

  • Pérdidas debidas únicamente a errores de CRC

  • Se pide

    • Calcular el BER

    • Cada cuantas tramas transmitidas se recibe una errónea por acierto casual del CRC


Ejercicio 4 10
Ejercicio 4-10 000 bits transmitidos

Repetidor

clase II

Ocupación: 40%

Colisiones: 30%

Tramas 1518 bytes

10 m

10 m

10 m

10 m

100BASE-TX


Ejercicio 4 101
Ejercicio 4-10 000 bits transmitidos

  • Calcular:

    • Tasa útil de información transferida (goodput)

    • Como evolucionaría el goodput y la tasa de colisiones si los cables fueran de 100 m en vez de 10m


Cap tulo 4 redes locales

Retardo de ida y vuelta (cables de 10m): 000 bits transmitidos

Las colisiones desperdician 214 bits y suponen un 30% del total; el resto son todo tramas de 1518 bytes (12144 bits) transmitidas con éxito:

Eficiencia: (70 * 12144) / (30 * 214 + 70 * 12144) = 0,9925 = 99,25%

Goodput: 100 * 0,4 * 0,9925 = 39,7 Mb/s


Cap tulo 4 redes locales

Retardo de ida y vuelta con cables de 100m: 000 bits transmitidos

Con la misma tasa de colisiones que antes ahora sería:

Eficiencia: (70 * 12144) / (30 * 414 + 70 * 12144) = 0,9856

Goodput: 100 * 0,4 * 0,9856 = 39,4 Mb/s


Cap tulo 4 redes locales

Pero la tasa debe aumentar pues la distancia en bits ha aumentado.

Como la distancia ha aumentado en 1,93 veces (414/214) la tasa de colisiones aumentará en la misma proporción:

30 * 1,93 = 58% colisiones

Transmisiones correctas: 100 – 58 = 42%

Efic.: (42 * 12144) / (58 * 414 + 42 * 12144) = 0,9550

Goodput: 100 * 0,4 * 0,9550 = 38,2 Mb/s